初中物理第2節(jié) 核能一等獎(jiǎng)?wù)n件ppt

這是一份初中物理第2節(jié) 核能一等獎(jiǎng)?wù)n件ppt，共53頁。PPT課件主要包含了原子的結(jié)構(gòu)，可控裂變，不可控裂變，隨講隨練，什么是聚變，氫彈原理，可控聚變，核能發(fā)電的利弊，課堂總結(jié)，課堂練習(xí)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
①回憶核電站工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化
我們知道，20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，把核能轉(zhuǎn)化為電能，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
核電站可以把核能轉(zhuǎn)化為電能，核能是怎樣來的呢？
二戰(zhàn)后期，美國(guó)在廣島和長(zhǎng)崎甩下兩枚原子彈，讓數(shù)十萬日本民眾死亡，幾百萬人無家可歸。原子彈摧枯拉朽的破壞力，將眾多建筑物夷為平地，城市變成一片廢墟；在這場(chǎng)災(zāi)難中，只有少部分人幸存下來，大部分要么被沖擊波殺害，要么被核輻射殺害，對(duì)身體的影響超乎想象。
原子彈為什么會(huì)突然放出那么大的能量？
1964年10月16日15時(shí)，我國(guó)第一顆原子彈爆炸成功。
今天我們一起了解這些知識(shí)。
③我國(guó)研制的第一顆原子彈、氫彈
你知道氫彈和原子彈的原理相同嗎？
1967年6月17日上午8時(shí)20分，在我國(guó)西部地區(qū)新疆羅布泊上空，我國(guó)第一顆氫彈爆炸試驗(yàn)成功。
原子由原子核和核外電子組成。（1）氫原子由原子核和一個(gè)核外電子組成。原子核有一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷。二者電荷量相同。
以水分子為例認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)
（2） 氧原子由原子核和八個(gè)核外電子組成。原子核有八個(gè)質(zhì)子和八個(gè)中子，由于中子不帶電，所以正負(fù)電荷量仍然相同。
我們已經(jīng)知道，分子是由原子構(gòu)成，原子的中心是原子核，原子核周圍有一定數(shù)目的電子在核外運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步研究表明：原子核由質(zhì)子和中子組成。
質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的 1836 倍，中子和質(zhì)子的質(zhì)量幾乎相同。質(zhì)子和中子構(gòu)成非常小的原子核，就像幾顆豆粒擠在原子這個(gè)大廣場(chǎng)的中央，只占有非常小的空間，但它們結(jié)合得非常緊密。
質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或結(jié)合是極其困難的。但是，一旦質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互聚合，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。
原子核占據(jù)的位置雖小，但質(zhì)量大，蘊(yùn)含著巨大的能量。
二戰(zhàn)期間，美國(guó)于1945年8月6日和8月9日將外號(hào)為“小男孩”和“胖子”的兩顆原子彈分別投到日本的廣島和長(zhǎng)崎。原子彈爆炸時(shí)釋放出的巨大能量將兩座城市在瞬間化為廢墟。
當(dāng)原子核發(fā)生聚變或者是裂變時(shí)會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量減少，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，減少的質(zhì)量會(huì)轉(zhuǎn)化為能量，因此發(fā)生聚變和裂變時(shí)釋放出巨大的能量。
一個(gè)重核分裂成兩個(gè)中等大小的核。
兩個(gè)輕核結(jié)合成一個(gè)較大的核。
裂變：質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個(gè)新原子核，并釋放能量的過程。
1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。 1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2 000t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。
用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。 外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。 怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？
用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，釋放出能量。這就好比用火柴點(diǎn)燃木材，木材才能燃燒。假如外界的中子停止轟擊，裂變也就停止了。那么，怎樣才能使裂變繼續(xù)下去呢？
用中子轟擊“鈾235”的原子核， 鈾核分裂的同時(shí)會(huì)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核……于是導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是重核裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？
用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。是核電站的核心設(shè)備。核電站利用反應(yīng)堆產(chǎn)生的內(nèi)能，通過蒸汽輪機(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
思考：在核電站工作過程中，能是如何轉(zhuǎn)化的？
1942年，人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加控制大量原子核就會(huì)在極短時(shí)間里發(fā)生裂變，釋放出極大的能量，進(jìn)而產(chǎn)生毀滅性的破壞力。
1.2021年5月19日，中俄兩國(guó)核能合作項(xiàng)目在兩國(guó)領(lǐng)導(dǎo)入見證下正式開工。下列關(guān)于核能、原子核的說法，正確的是（　?。?。A．太陽能來自太陽內(nèi)部物質(zhì)的核裂變反應(yīng)；B．核反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的；C．核廢料可直接排放，無需任何處理試驗(yàn)；D．原子核是由質(zhì)子、中子和電子組成
【解析】A．太陽能是來自太陽內(nèi)部物質(zhì)的核聚變反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．核電站的反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控制的，故B正確；C．核廢料具有放射性，不能直接排放，故C錯(cuò)誤；D．原子核是由質(zhì)子和中子組成，原子由原子核和電子組成，故D錯(cuò)誤。故選B。
2.我國(guó)核動(dòng)力潛艇的相關(guān)技術(shù)已十分成熟，目前正在加緊研究將大功率核動(dòng)力用于航空母艦的技術(shù)。關(guān)于核動(dòng)力航母說法正確的是(　　)。A．航母核反應(yīng)堆里發(fā)生的是化學(xué)反應(yīng)；B．航母核反應(yīng)堆里發(fā)生的是核聚變；C．航母核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的；D．航母核反應(yīng)堆產(chǎn)生的核廢料對(duì)環(huán)境沒有污染
【解析】A．在核反應(yīng)的過程中，會(huì)產(chǎn)生不同于入射彈核和靶核的新的原子核。因此，核反應(yīng)是生成各種不穩(wěn)定原子核的根本途徑?；瘜W(xué)反應(yīng)是原子的重新組合，在反應(yīng)前后元素種類和原子個(gè)數(shù)是保持不變的。而核反應(yīng)中的原子變成了其他的原子了，故不是化學(xué)反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．航母核反應(yīng)堆核潛艇是利用核裂變釋放的核能來發(fā)電的，故B錯(cuò)誤；C．核在裂變和聚變時(shí)都能釋放能量，但是由于核聚變不容易控制，故航母核反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控的核裂變，故C正確；D．核廢料具有放射性，對(duì)環(huán)境污染很嚴(yán)重，故D錯(cuò)誤。故選C。
氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氘核和氚核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。
如果將某些質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成）與氚核（由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核——氦核，也會(huì)釋放出巨大的核能，這就是核聚變，有時(shí)我們也把（核）聚變也稱為熱核反應(yīng)。
氫彈原理：用一層能產(chǎn)生聚變反應(yīng)的物質(zhì)（如“氘”），把一個(gè)原子彈包裹起來，就成為了能產(chǎn)生核聚變的“氫彈”。
雖然核聚變可以產(chǎn)生比裂變要多得多的能量。但核聚變需要幾百萬度以上的超高溫度，如何實(shí)現(xiàn)可控聚變，如何利用可控聚變釋放的核能，科學(xué)家正在積極地探索著。但遺憾的是，人類至今還未能實(shí)現(xiàn)通過可控聚變來利用核能。
海水中蘊(yùn)藏著豐富的、可以實(shí)現(xiàn)核聚變的氘核?？茖W(xué)家預(yù)言，人類終有一天能夠?qū)崿F(xiàn)可控核聚變并利用核聚變的能量，到那時(shí)，有望徹底解決人類能源問題。
在太陽內(nèi)部，氫核在極高溫度下聚變成氦核，在這過程中釋放出28MeV的能量。不過這種聚變過程，不是一次反應(yīng)就能完成的，要經(jīng)過幾次反應(yīng)才能把四個(gè)氫核聚合成一個(gè)氦核。太陽正是靠這種反應(yīng)以驚人的巨大功率，向宇宙空間輻射能量的。
太陽能-巨大的核能火球
1.我國(guó)的核電技術(shù)已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。2021年5月19日下午，國(guó)家主席習(xí)近平在北京通過視頻連線，同俄羅斯總統(tǒng)普京共同見證兩國(guó)核能合作項(xiàng)目——田灣核電站和徐大堡核電站開工儀式。下列關(guān)于田灣核電站和徐大堡核電站的說法正確的是（　）。A．可以利用各種原子核發(fā)電；B．利用核聚變發(fā)電；C．發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料仍然具有放射性；D．核能能夠全部轉(zhuǎn)化為電能而沒有損失
【解析】核電站是利用鈾核發(fā)生裂變而發(fā)電的，核反應(yīng)堆在發(fā)電過程會(huì)產(chǎn)生內(nèi)能，不會(huì)將核能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，發(fā)電后產(chǎn)生的核廢料具有放射性，對(duì)人體有傷害，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。
2.20世紀(jì)初，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到原子核內(nèi)蘊(yùn)藏著巨大的能量，發(fā)現(xiàn)了獲取核能的途徑。其中當(dāng)中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核會(huì)分裂成質(zhì)量大致相等的兩個(gè)原子核的過程，稱為_________。另一種獲取核能的方式稱為原子核聚變反應(yīng)，人類最早發(fā)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)是_________內(nèi)的核反應(yīng)。最早實(shí)現(xiàn)、最著名的人工核聚變反應(yīng)是____________。
【解析】1938年，物理學(xué)家用種子轟擊鈾，使鈾這種重原子核分裂成兩塊中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)放出大量的能量，這種原子核反應(yīng)叫做核裂變。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了輕核在一定條件下能聚合成質(zhì)量較大的核，同時(shí)也能放出大量的能量，這種反應(yīng)稱為輕核聚變，人類最早發(fā)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)是太陽內(nèi)的核反應(yīng)。最著名的人工核聚變反應(yīng)就是氫彈爆炸?！敬鸢浮苛炎?；太陽；氫彈爆炸。
1. 由于核電不會(huì)排放CO2，因此不會(huì)造成空氣污染； 2. 核電消耗較少的核能就能產(chǎn)生巨大的電能，發(fā)電成本低； 3. 核電站建廠投入成本巨大； 4. 核能電廠使用的核燃料及廢料有放射性，必須慎重處理； 5. 一旦發(fā)生核泄漏，污染和危害特別大。
1.下列關(guān)于核能說法正確的是（ ）。A.核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不可控制的；B.核電站產(chǎn)生的核廢料仍具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方；C.核反應(yīng)堆可將核能直接轉(zhuǎn)化成電能；D.我國(guó)已建成可控核聚變反應(yīng)堆
【解析】A．核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控制的，故A錯(cuò)誤。B．核電站產(chǎn)生的核廢料仍具有放射性，為了防止核輻射，一般深埋在人煙稀少的地方，故B正確。C．核能發(fā)電的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程是：核能→水和蒸汽的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能，故C錯(cuò)誤；D．我國(guó)已建成可控核裂變反應(yīng)堆，即核電站。不是可控核聚變反應(yīng)堆，故D錯(cuò)誤。故答案為B。
2.為緩解電力緊張的狀況，我省正在加大核電站的建設(shè)．下列說法正確的是（　）。A．核電站將核能最終轉(zhuǎn)化為電能；B．核反應(yīng)堆中發(fā)生的是不可控制的核裂變；C．核能發(fā)電使用的燃料是天然氣； D．核電站利用的核能屬于可再生能源
【解析】核電站是在核反應(yīng)堆中利用可控的核裂變來進(jìn)行工作，最終將核能轉(zhuǎn)化為電能的；可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源．A．核電站先將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過汽輪機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故A正確；B．核反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控的核裂變，故B錯(cuò)誤；C．核電站使用的就是核燃料，而不是天然氣，故C錯(cuò)誤；D．核能在地球的儲(chǔ)量是有限的，消耗后不可能再生，屬不可再生能源，D錯(cuò)誤。故選A。
1.人類對(duì)于宇宙的探索是在一次次挫折中不斷向前發(fā)展的，比如俄羅斯“福布斯﹣﹣土壤”火星探測(cè)器在地球近地軌道上因主發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)失敗而無法變軌。經(jīng)查，是太空中的帶電粒子對(duì)機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響導(dǎo)致程序出錯(cuò)。下列粒子中，首先可以排除對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的粒子是（　　）。A．電子 B．質(zhì)子 C．中子 D．原子核【解析】原子由原子核和核外電子構(gòu)成，其中原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成的；在原子中，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電，原子核帶正電；中子不帶電，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。
2.關(guān)于核能的下列說法中，正確的是（ ）。A．物質(zhì)是由分子組成的，分子由原子組成，任何原子內(nèi)部都有原子核。所以，利用任何物質(zhì)都能獲得核能；B．原子彈和氫彈都是利用核聚變的原理；C．在太陽內(nèi)部在不斷地進(jìn)行著大量的核裂反應(yīng)；D．核聚變必須在極高的的溫度和極大的壓強(qiáng)下進(jìn)行
【解析】目前人們獲得核能的途徑主要是為數(shù)極少的放射性物質(zhì)的裂變和氫的同位素及氦原子的聚變，不是所有的物質(zhì)都能發(fā)生核反應(yīng)的。原子彈是利用核裂變的原理制成的，而氫彈是利用核聚變的原理制成的，核聚變必須在極高的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行。太陽發(fā)出的能量來自于太陽內(nèi)部的無數(shù)氫原子核。太陽內(nèi)部的超高壓和超密度使氫的原子核發(fā)生聚變，結(jié)合成較重的氦核，同時(shí)釋放出大量的光和熱。故選D。
3.獲取核能有兩條途徑：重核的裂變和輕核的 變。如圖所示，甲圖屬于核 變。
【解析】甲圖中進(jìn)行的是較重的原子核裂變成較輕的原子核的一種核反應(yīng)，是核裂變，乙圖中是較輕的原子核結(jié)合成較重的原子核的一種核反應(yīng)，是核聚變。【答案】聚；裂。
類型4:核能在發(fā)電中的能量轉(zhuǎn)化
4.和平與發(fā)展是當(dāng)今世界的主流，但是也存在某些不安定因素，加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)有必要，下列有關(guān)說法正確的是（　?。?。A．第二次世界大戰(zhàn)末的1945年8月日美國(guó)在日本廣島投擲原子彈，原子彈是利用聚變的原理制成的；B．1976年6月17日，我國(guó)第一顆氫彈爆炸成功，氫彈的威力比原子彈更大，氫彈是利用聚變的原理制成的；C．我國(guó)的第一座核電站是浙江嘉興的秦山核電站，核電站是利用聚變獲得的能量來發(fā)電的；D．核電非常清潔，沒有污染
【答案】B?！窘馕觥緼、原子彈利用的是裂變能，故A錯(cuò)誤；B、氫彈是利用聚變的原理制成的，故B正確；C、核電站是利用裂變獲得的能量來發(fā)電，故C錯(cuò)誤；D、核能不屬于潔凈的能源，核能有污染，故D錯(cuò)誤。
5.2021年5月19日，中俄兩國(guó)核能合作項(xiàng)目在兩國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人見證下正式開工。下列關(guān)于核能、原子核的說法，正確的是（　?。?。A．太陽能來自太陽內(nèi)部物質(zhì)的核裂變反應(yīng)；B．核反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的；C．核廢料可直接排放，無需任何處理試驗(yàn)；D．原子核是由質(zhì)子、中子和電子組成